CN109604435A - 一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置及方法 - Google Patents

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刘贺
何铁军
李�杰
贾春莉
周世杰
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刘亚
刘凯
孙宏波
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    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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Abstract

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置及方法。将坯料放置在阴模上，使用中间模靠自重将坯料初步下压，向上叠放阳模；通过定位杆将阴模和阳模上的各孔位置对正；螺杆穿过阳模和阴模，并通过螺母锁紧；将吊钩旋入阴模四周的吊挂孔，使用起吊设备将其转移至液压机台面，加压合模，使阳模、中间模、阴模与坯料贴合，达到理论闭合高度，将螺母锁紧；使用起吊设备将锁紧的装置转移到空气循环炉或热压罐中，在铝合金时效温度下进行蠕变时效；成形结束后，移出装置，依次拆除螺母、螺杆和阳模、中间模、阴模，得到成形零件。本发明成形零件的力学性能满足材料标准中规定时效热处理后的性能要求。

Description

一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置及方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置及方法。
背景技术
蠕变时效成形技术是利用高强铝合金的蠕变、应力松弛和可时效强化特性，将蠕变成形与时效热处理成性同步进行的一种制造工艺。该项技术是基于欧美等发达国家航空工业在成形复杂曲率壁板类构件时，为解决构件成形精度低、尺寸一致性差的难题而提出，在大尺度和复杂曲面薄壁结构高精度高性能制造方面显现出巨大优势。目前已广泛应用于航空高速运载器大型轻质高强铝合金壁板类构件的研制，空客、波音和麦道等公司都采用了蠕变时效成形技术。通过该技术，可有效解决复杂曲率壁板制造过程形性协同难题，且成形后的薄壁构件表面光滑，变形均匀、残余应力低、成形精度高、尺寸稳定、性能均匀以及可重复性好，装配容差可控制在±2mm以内。20世纪80年代中期，美国Textron飞行器结构公司采用热压罐时效成形工艺成功制备出复杂的机翼壁板构件，并将该壁板应用到B-1B型远程战略轰炸机中。空客等公司使用蠕变技术成形飞机下机翼蒙皮、机身壁板以及其他复杂形状的结构件。阿里安V运载火箭箱底瓜瓣、美国土星V一级贮箱均采用了该成形技术，大幅提高了成形质量和效率。国内的应用还处于试验阶段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置及方法，利用可热处理强化铝合金如2219、7075、2125的高温蠕变特性，将蠕变成形与时效同步进行，成形心部开孔的球形、椭球形等回转型面顶盖零件，能够一次精确高效成形多件贮箱底顶盖零件。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，包括阳模、定位杆、螺杆、中间模、吊钩和阴模；坯料放置在阴模上，依次向上叠放中间模和阳模，通过定位杆将阴模和阳模上的各孔位置对正；螺杆穿过阳模和阴模，并通过螺母锁紧；吊钩旋入阴模四周的吊挂孔。
顶盖的形状为回转型面。
所述的回转型面为球冠或椭球冠。
所述的阴模和中间模上刻有坯料外形轮廓线。
通过坯料的初孔和阴模中部上凸及中间模中部下陷进行竖直定位。
所述的定位杆的直径为20-30mm。
所述的螺杆选用M16-M20粗牙螺纹。
一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的方法，将坯料放置在阴模上，使用中间模靠自重将坯料初步下压，向上叠放阳模；通过定位杆将阴模和阳模上的各孔位置对正；螺杆穿过阳模和阴模，并通过螺母锁紧；将吊钩旋入阴模四周的吊挂孔，使用起吊设备将其转移至液压机台面，加压合模，使阳模、中间模、阴模与坯料贴合，达到理论闭合高度，将螺母锁紧；使用起吊设备将锁紧的装置转移到空气循环炉或热压罐中，在铝合金时效温度下进行蠕变时效；成形结束后，移出装置，依次拆除螺母、螺杆和阳模、中间模、阴模，得到成形零件。
通过坯料的初孔和阴模中部上凸及中间模中部的下陷进行竖直定位。
所述的阴模和中间模上刻有坯料外形轮廓线。
本发明所取得的有益效果为：
(1)成形零件的力学性能满足材料标准中规定时效热处理后的性能要求；
(2)零件型面与理论型面的误差≤2mm；
(3)成形零件壁厚误差≤±0.25mm；
(4)在时效设备空间允许的范围内一次成形多件顶盖产品。
附图说明
图1为贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置结构图；
图中：1、阳模；2、定位杆；3、螺杆；4、坯料；5、中间模；6、吊钩；7、阴模；8、螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置包括阳模1、定位杆2、螺杆3、中间模5、吊钩6和阴模7；顶盖理论形状可以是球冠、椭球冠等回转型面。阴模7和中间模5上刻有坯料外形轮廓线，以便于放正坯料4。将坯料4放置在阴模7上，使用中间模5靠自重将坯料4初步下压，并通过坯料4的初孔和阴模7中部上凸及中间模5中部的下陷进行竖直定位。依次向上叠放坯料4、中间模5，最后叠放阳模1。利用四根定位杆2，将阴模7和阳模1上的各孔位置对正，定位杆2的直径为20-30mm。均布于模具一周的螺杆3穿过阳模1和阴模7，并通过螺母8锁紧，螺杆3选用M16-M20粗牙螺纹。
将吊钩6旋入阴模7四周的吊挂孔，使用起吊设备将装置转移至液压机台面，加压合模，使阳模1、中间模5、阴模7与坯料4贴合，达到理论闭合高度，使用螺母8将装置锁紧。
使用起吊设备将锁紧的装置转移到空气循环炉或热压罐等环境中，在铝合金时效温度下进行一定时间蠕变时效。成形结束后，移出装置，依次拆除螺母8、螺杆3和阳模1、中间模5、阴模7，得到成形零件。

Claims (10)

1.一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：包括阳模、定位杆、螺杆、中间模、吊钩和阴模；坯料放置在阴模上，依次向上叠放中间模和阳模，通过定位杆将阴模和阳模上的各孔位置对正；螺杆穿过阳模和阴模，并通过螺母锁紧；吊钩旋入阴模四周的吊挂孔。
2.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：顶盖的形状为回转型面。
3.根据权利要求2所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：所述的回转型面为球冠或椭球冠。
4.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：所述的阴模和中间模上刻有坯料外形轮廓线。
5.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：通过坯料的初孔和阴模中部上凸及中间模中部下陷进行竖直定位。
6.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：所述的定位杆的直径为20-30mm。
7.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的装置，其特征在于：所述的螺杆选用M16-M20粗牙螺纹。
8.一种贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的方法，其特征在于：将坯料放置在阴模上，使用中间模靠自重将坯料初步下压，向上叠放阳模；通过定位杆将阴模和阳模上的各孔位置对正；螺杆穿过阳模和阴模，并通过螺母锁紧；将吊钩旋入阴模四周的吊挂孔，使用起吊设备将其转移至液压机台面，加压合模，使阳模、中间模、阴模与坯料贴合，达到理论闭合高度，将螺母锁紧；使用起吊设备将锁紧的装置转移到空气循环炉或热压罐中，在铝合金时效温度下进行蠕变时效；成形结束后，移出装置，依次拆除螺母、螺杆和阳模、中间模、阴模，得到成形零件。
9.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的方法，其特征在于：通过坯料的初孔和阴模中部上凸及中间模中部的下陷进行竖直定位。
10.根据权利要求1所述的贮箱底铝合金顶盖蠕变时效成形的方法，其特征在于：所述的阴模和中间模上刻有坯料外形轮廓线。
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